深部巷道围岩变形与破坏特征

针对某矿深部巷道片帮严重、冒顶频发等变形破坏严重、支护困难的具体情况,通过理论分析深部巷道周围的应力场分布状态,结合有限差分数值计算软件FLAC3D对深部巷道围岩变形破坏的发展过程进行了研究,通过对比不同原岩应力水平下圆形巷道塑性区的发展过程以及巷道围岩的形变特征,研究发现巷道埋深增加引起巷道围岩破坏的位置上移,多表现为顶部和靠近顶部的两帮围岩破坏,指出了受水平构造应力影响的深部巷道围岩破坏特征以及防止围岩大变形的措施。     

深部巷道在构造应力场中稳定性分析

选用2D-σ有限元计算软件对深部巷道围岩在构造应力场中的稳定性进行了数值分析,着重讨论了深部巷道围岩的变形特征、塑性区发育特征、围岩应力分布特征和围岩破坏机理,提出了相应的支护对策.     

深部巷道在结构应力场中稳定性分析

选用2D－σ有限元计算软件对深部巷道围岩在构造应力场中的稳定性进行了数值分析，着重讨论了深部巷道围岩的变形特征、塑性区发育特征、围岩应力分布特征和围岩破坏机理，提出了相应的支护对策。     

金川矿区深部高应力破碎岩体巷道支护技术研究及应用

针对金川矿区深部高应力破碎岩体巷道围岩变形量大、支护难、使用周期短等特点,基于以往巷道围岩变形破坏特征,从工程地质条件、地应力特征、采动影响等三个方面,分析了深部高应力破碎岩体巷道变形破坏原因。针对典型的巷道破坏特征与工程地质条件,提出了四类相应的新型支护方案,分别开展了现场工业试验;通过巷道围岩收敛变形监测,验证新型支护形式的支护效果。结果表明,新型支护形式有效地控制了深部高应力破碎岩体巷道围岩变形,实现了维护巷道围岩长期稳定的目的。     

深部巷道围岩变形相似模拟研究

针对深部围岩巷道变形和应力变化的特征,利用自制相似模拟实验平台,对无支护条件下的深部巷道的围岩破坏特征、围岩变形规律和围岩应力分布进行了定量和定性的研究,研究表明,深部巷道围岩具有大变形、大塑性区、应力集中程度高等特点,从而为类似地质条件下的巷道支护设计提供可靠的依据。     

深部高应力围岩巷道维修支护技术及其优化

文章通过分析深部巷道在高地应力作用下的破坏情况,结合高应力围岩巷道的变形特征和破坏机理分析,采用全长锚固、复合网和注浆锚索加强两帮支护的高应力环境下巷道修复方式,降低了巷道变形的情况,并延长巷道维修周期,进一步改善并优化了深部高应力围岩巷道维修支护技术。     

深部构造区域地应力分布与巷道稳定关系研究

针对深部构造区域巷道围岩控制问题,研究了巷道稳定性与地应力分布关系。地应力实测及其反演表明,巨野矿区深部地应力场属于构造应力场类型。基于地应力场分布特征,采用模型试验、数值计算、现场观测等方法,研究了埋深、构造应力、断层等因素对巷道稳定性的影响规律：埋深超过800 m,侧压系数超过2.5以后,巷道变形量急剧增大,肩角锚杆大量破断,顶板和底板剪切破坏严重,顶煤呈现“尖顶型”垮冒;断层附近地应力较高,巷道与最大水平应力夹角越大,巷道变形量越大、支护结构破坏越严重。深部构造区域巷道应加强顶板与肩角围岩控制。     

高应力岩层巷道钻孔爆破卸压技术

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩松动爆破卸压技术,针对高应力巷道围岩受采动影响的变形破坏特点,采用FLAC数值模拟软件对深部动压巷道围岩进行了松动爆破卸压模拟,结果表明在松动区域轴向平行于巷道顶板和帮部时,在距巷道顶板和帮部围岩5 m处进行爆破,可以在巷道周围形成一个松动区域,使巷道围岩浅部应力与深部集中高应力隔离开,达到巷道围岩集中应力向深部转移和改善巷道围岩受力状态的目的.通过工程实践,验证了模拟方案的合理性,并使爆破参数得到了优化.     

深部近距离变间距跨采底板煤巷围岩动显规律及控制技术

针对深部近距离多重采动影响跨采底板煤巷围岩塑性大变形破坏特征,研究了深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形破坏及巷道底臌影响因素;通过数值模拟对跨采底板煤巷层间临界煤岩柱及合理内错距离进行优化研究,掌握多重采动影响条件下跨采煤巷动显规律,及多元应力叠加条件下跨采巷道围岩应力场动态演化规律;结合巷道围岩性态、层间距差异等制定了适合多重采动影响跨采底板煤巷动态分段耦合控制技术,并进行了工程试验研究.应用表明:跨采巷道围岩应力集中程度减弱,分布更加趋于均匀化,运输巷围岩的破坏范围及破坏深度减少,分段动态支护方式在深部近距离跨采巷道支护领域具有重要推广应用价值.     

深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。     

深部煤矿巷道群数值模拟与动态监测分析

 为研究临近巷道对既有巷道的扰动影响,对淮南朱集矿巷道群进行数值模拟和巷道变形现场监测。结果表明,受回风巷和胶带机巷开挖扰动影响,轨道巷围岩应力提高、塑性区扩大、巷道变形和锚索拉力增大。现场实测数据表明,相邻巷道扰动影响具有时空效应,且轨道巷发生大变形,围岩具有流变性。研究结果可为类似条件下巷道群稳定性控制提供借鉴和指导。     

软化与膨胀作用下深部巷道围岩黏弹塑性分析

随着煤矿开采的逐渐加深,深部高应力巷道围岩表现出典型的应变软化、破裂膨胀及流变特征.通过建立线性软化模型,进行黏弹塑性力学分析,确定了深部巷道围岩的应力、位移和破裂区半径.以山东省郓城煤矿井底车场泥岩段巷道为研究背景进行实例计算,得出了破裂膨胀和线性软化作用下围岩的变形破坏特征.结果表明:软化和破裂膨胀对巷道的周边位移和破裂区厚度都有显著影响;耦合作用下,围岩的变形和破碎比单因素作用下更加严重;其中线性软化对巷道稳定性的影响比破裂膨胀更大.并通过现场实测,将结果与理论值进行对比,验证了计算的正确性.     

深部巷道直墙半圆拱形钢管混凝土支架承载性能分析

为了推动钢管混凝土支架在深部高应力巷道中的应用, 以贵州某矿270中段为背景, 对比了常规U36型钢支架与钢管混凝土支架承载力; 采用ANSYS有限元法, 建立深部巷道支护力学三维模型, 分析了两类支架在高水平应力下的变形情况。研究结果表明, 钢管混凝土支架的承载力远大于U型钢支架; 当侧应力系数大于1时, 钢管混凝土支架底角的变形量小于U型钢支架, 钢管混凝土支架更适用于水平应力较大的深部巷道。研究结果可为深部巷道难支护提供参考依据。     

深部破裂岩体锚注加固结构承载机理分析

针对深部巷道围岩变形失稳特点，在分析锚注加固结构承载机理的基础上，提出锚注加固形成的多重组合拱结构是控制深部破裂岩体变形、发挥应力强化特性的关键层，并运用弹塑性理论给出了锚注加固结构极限承载能力的确定方法．     

交错巷道巷间围岩承载结构稳定性分析

针对普遍存在的矿井交错巷道围岩体稳定性及支护问题,运用极限平衡分析和弹塑性力学建立交错巷道巷间围岩稳定性分析判别方程,探讨了交错巷道巷间围岩稳定性主要影响因素,并进行了工业性试验。结果表明:交错巷道巷间围岩体受围岩水平应力集中叠加影响,围岩破坏自巷间围岩体上下表面向中部延伸,加之巷间围岩体尺寸有限,一旦破坏贯通将致使巷间围岩承载存在失稳隐患;交错巷道巷间距越小,越近乎平行布置都会加剧巷间围岩破坏且诱发巷间围岩破坏贯通,合理设计断面尺寸及下方巷道合理支护强度可有效控制并维持围岩稳定;现场采用交错巷道联合支护方案后,交错位置上巷道断面完整无较明显变形且下巷道围岩最大变形量小于100 mm,支护效果显著。     

焦家金矿深部巷道U型钢壁后分区段注浆参数优化

在深部巷道施工过程中，由于受三高一扰动因素影响，造成部分破碎巷道采用U型钢支护后仍出现较大变形。为研究深部巷道U型钢加固后变形修复方案，通过在巷道周边布设监测点对巷道位移进行监测，结合现场变形监测结果对U型钢变形区严重程度进行分类，利用变形区严重程度分类优化注浆加固技术参数，对U型钢壁后进行注浆加固，注浆加固后对巷道进行锚杆应力监测。数据显示锚杆应力基本没发生变化，巷道保持稳定可靠，实现了高效快速掘进，为后续类似高地压巷道快速施工积累了一定的经验。     

深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究

选取矩形、梯形、直墙拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等共6种不同断面形状的巷道进行优化研究,基于FLAC3D模拟研究了这6种典型巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律,分析了不同侧压力系数对它们的影响。数值模拟结果表明,巷道断面形状对高应力巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布影响较大;根据侧压力系数的大小及主应力方向,圆形、椭圆形为深部高应力巷道最优断面形状,选择圆形、椭圆形巷道可改善巷道围岩应力状态,降低围岩变形量,减少围岩塑性区损伤破坏范围,有利于深部高应力软岩巷道的长期稳定。     

深部高应力软岩巷道支护技术研究

浅部传统支护强度难以满足深部巷道高应力要求。本文分析了薛村矿三水平变电所深部软岩巷道围岩变形破坏特征及影响因素,运用FLAC3D软件模拟了传统锚网索支护与锚网索喷+注浆加固支护两种支护方式。巷道围岩收敛变形监测表明,运用锚网索喷与注浆加固相结合的支护方式能够有效控制深部软岩巷道围岩收敛变形。     

软岩及深部井巷支护与新奥法

通过对软岩及深部井巷特点的了解与分析，提出有效、合理、科学的支护方法。     

软岩巷道监测设计与应用研究

随着易采资源的日益枯竭,矿山开采逐渐向不良围岩及深部等区域发展。以软岩区域矿山开采为例,由于软岩巷道变形快,稳定性差,因此,为了确保软岩区域巷道的施工安全,针对软岩区域开挖后的应力变化和巷道变形问题,设计了基于JTM-V2000B型压力计和VWM型振弦式多点位移计的监测方案,应结合巷道围岩的实际情况,重点监测稳定性差的特殊区域。将方案应用于某河床下铝土矿页岩巷道的施工监测,现场监测数据反映了软岩巷道开挖后的应力和位移变化趋势,软岩较大的塑性变形使地应力逐渐向围岩内部转移,同时也导致巷道断面缩小。应力和位移的监测结果可以指导巷道支护设计和支护时机确定。